Г Л А В А 1 СИСТЕМЫ, СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД, СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ.

К оглавлению 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
17

Основные термины, определения, технологии.

Экономические системы играют исключительную роль в жизни любого общества. Разрушение "старых" систем и появление "новых", как правило, сопряжено с крупными социальными потрясениями. Именно это проявляется в настоящее время в российской экономике. Что такое система, системный подход и системный анализ? Этому вопросу посвящается данная глава.

Вообще строго определенного понятия системы в настоящее время не существует. Однако, для целей экономического исследования наиболее приемлемым будет следующее определение:

Система - это целостная совокупность элементов любого типа, взаимосвязанных между собой, взаимодействие которых обеспечивает достижение поставленной цели.

Таким образом, для системы характерно наличие:

- совокупности элементов;

- взаимосвязи элементов через структуру;

- взаимодействия;

- целенаправленности.

Элемент системы - это структурная единица системы, неподлежащая делению в данных условиях рассмотрения системы.

Основным свойством системы является то, что она обладает характеристиками, принципиально отличными от характеристик составляющих ее элементов. Только интегративное взаимодействие ее элементов позволяет системе достигнуть уникальных свойств.

Рассмотрение системы включает:

- функциональное описание;

- морфологическое описание;

- информационное описание.

Функциональное и морфологическое описание системы не являются взаимозаменяемыми, они взаимодополняемы, связь между ними устанавливается информационным описанием.

Всякий объект (система) интересен результатом своего существования, местом, которое он занимает среди других объектов в окружающем мире. Сталкиваясь с новым объектом, интересуются прежде всего его функцией. Следовательно, функциональное описание является первичным, что обеспечивает осознание важности системы. Оно должно создать правильную ориентацию в отношении внешних связей системы, ее контактов с окружающим миром, направлений ее возможного изменения. Оно также содержит оценку значимости системы в ее конкретной функции.

Это описание исходит из того, что всякая система выполняет какие-либо функции:

- просто существует;

- служит областью обитания другой системы;

- обслуживает систему более высокого порядка;

- является контрольной для некоторого класса систем;

- служит средством или исходным материалом для создания более совершенной системы и т.д.

Системы могут быть однофункциональными и многофункциональными.

Морфологическое описание системы дает представление о ее строении.

Глубина описания определяется его назначением. Изучение морфологии начинается с элементного состава. Элемент - это такая часть системы (подсистемы), внутрь которого описание не проникает. Элементный состав может быть однородным (гомогенным), разнородным (гетерогенным) и смешанным.

Иногда элементный состав оценить не удается, и его считают неопределенным. Важным признаком морфологии является назначение (свойства) элементов.

Структурные свойства систем определяются характером и устойчивостью отношений между элементами. Структуры могут быть многосвязными, иерархическими и смешанными.

Композиционные свойства систем определяются способом объединения элементов в подсистемы.

Информационное описание дает представление об организации системы.

Информация определяет предсказуемость свойств и поведение объекта во времени. Чем выше уровень организации, чем больше информации, тем менее подвержен объект действию среды.

Организованность, упорядоченность системы - это способность предопределять свою перспективу, свое будущее. Разумеется, перспектива зависит от среды.

Чем беспорядочнее система, тем больше зависит ее перспектива от случайных факторов (внутренних и внешних).

Внутренняя информация системы есть информация самосохранения.

Чтобы система действовала и взаимодействовала со средой, она должна потреблять информацию из среды и сообщать ее среде.

Связь между функциональным и информационным описанием отражает эффективность системы, а связь между морфологическим и информационным описанием отражает изменение морфологических свойств во времени.

Совокупность функционального, морфологического и информационного описаний позволяет отразить главные свойства системы:

Целостность и членимость.

Система - это целостная совокупность элементов, что означает, с одной стороны, что это целостное образование, а с другой стороны, что в ее составе могут быть выделены целостные объекты - элементы. При этом элементы существуют лишь в системе. Вне системы - это в лучшем случае лишь объекты со "системнозначными" свойствами.

Отсюда - различие между математически определяемым множеством (как совокупностью элементов, где исходным является элемент) и системой (как совокупностью элементов, где первичным является свойство целостности), т.е. система - это единое целое, состоящее из взаимодействующих частей, часто разнокачественных, но одновременно совместимых.

Связь - это наличие существенных устойчивых зависимостей между элементами и (или) их свойствами, превосходящих по мощности связи этих элементов с другими элементами, не входящими в данную систему. Эти связи определяют интегративные свойства системы. Этим система отличается от простого конгломерата. Связь - это канал, обеспечивающий обмен между элементами системы и обмен системы с окружающей средой (веществом, энергией, информацией).

Отношение - это вид связи в абстрактной форме как отображение реальных физических связей.

Организация - это свойство, характеризующее наличие организованности в системе, снижающее степень неопределенности системы.

При формировании связей с учетом организованности складывается определенная структура системы, а свойства элементов трансформируются в функции.

Интегративные качества - это качества, присущие системе в целом, но не свойственные ни одному из ее элементов в отдельности. Отсюда вывод, что хотя свойства системы зависят от свойств элементов, но не определяются ими полностью, т.е.:

- система не сводится к простой совокупности элементов;

- расчленяя систему на отдельные части, изучая каждую из них в отдельности, нельзя понять все свойства системы в целом.

Состояние системы - это совокупность существенных свойств (характеристик) системы, знание которых в настоящем (в момент времени t0) позволяет определить ее поведение в будущем (t > t0).

Принципы системного подхода.

Системный подход - это конкретно-научный метод диалектической методологии, имеющей общенаучное значение. Методология изучения системы как единого целого, состоящего из отдельных частей, с различных точек зрения формализации позволяет сформулировать следующие принципы системного подхода.

Принцип конечной цели: абсолютный приоритет конечной (глобальной ) цели.

Принцип единства: совместное рассмотрение системы как целого и как совокупности частей (элементов).

Принцип связности: рассмотрение любой части совместно с ее связями с окружением.

Принцип модульного построения: выделение модулей (подсистем) в системе и рассмотрение ее как совокупность подсистем.

Принцип иерархии: выделение иерархии частей (элементов) и (или) их ранжирование.

Принцип функциональности: совместное рассмотрение структуры и функций с приоритетом функций над структурой.

Принцип развития: учет изменяемости системы, ее способности к развитию, расширению, замене частей, накапливанию информации.

Принцип децентрализации: сочетание в принимаемых решениях управления централизации и децентрализации.

Принцип неопределенности: учет неопределенностей и случайностей в системе.

Системный анализ.

Совокупность приемов и методов для изучения сложных систем представляет собой системный анализ. Системный анализ - это средство и технология системного подхода.

Рассмотрим основные этапы системного анализа.

Постановка задачи. Она включает:

- определение объекта исследования;

- постановку целей;

- задание критериев для изучения объекта и управления им.

Этап слабоформализуем. Успех постановки задачи определяется в основном искусством и опытом системного аналитика, глубиной понимания им поставленной проблемы.

Важность этапа заключается в том, что неправильная или неполная постановка задачи (целей) может свести на нет результаты всего последующего анализа.

(Пример неполной постановки задачи - при рассмотрении целей общественного развития ограничиваются лишь материальными факторами, забывая о духовных).

Структуризация и очертание границ (декомпозиция) изучаемой системы. Она включает:

- разбиение совокупности всех объектов и процессов, отвечающих поставленной цели на два класса: собственно исследуемую систему и внешнюю среду;

- изучение процессов взаимодействия объектов (элементов) системы и внешней среды.

Этап слабоформализуем. Он основан на искусстве и опыте проводящих этот этап специалистов.

Разбиение объектов и процессов осуществляется в результате последовательного перебора и включения в систему объектов и процессов, оказывающих заметное влияние на процесс достижения поставленной цели.

При изменении целей изучения границы системы могут быть изменены.

Окончание перебора может быть завершено, если будут исчерпаны все существующие факторы. Система в этом случае может рассматриваться как замкнутая, т.е. в определенной степени независимая от окружающей среды.

В ряде случаев можно при изучении системы ограничиться лишь влиянием среды на систему и пренебречь влиянием системы на среду. Получаем открытую систему, поведение которой зависит от входных сигналов, поступающих из среды.

( Например: экономика малой страны, зависящая от конъюнктуры на мировом рынке).

Завершение процесса первичной структуризации состоит в том, что выделяются отдельные составные части - элементы изучаемой системы, - а возможные внешние воздействия представляются в виде совокупности элементарных воздействий.

Составление модели изучаемой системы ( как правило, математической).

Параметризация - первый этап этого процесса. Осуществляется описание элементов системы и элементарных воздействий с помощью тех или иных параметров. Параметры могут принимать как непрерывные так и дискретные числовые значения, а также значения в виде признаков, которые не могут быть охарактеризованы с помощью обычных числовых параметров, а различаются качественно (например: теплый, холодный, плохой, хороший).

Введение любого параметра предполагает задание его области определения. Для удобства интерпретации качественные параметры заменяются числовыми значениями в виде баллов.

Установление различного рода зависимостей между введенными параметрами. Характер этих зависимостей может быть любым. Количественные (числовые) параметры связываются зависимостями типа систем уравнений (обыкновенных алгебраических или дифференциальных). Качественные параметры связываются зависимостями типа таблиц. В общем случае могут встречаться комбинации зависимостей различных типов.

Зависимости между параметрами в системах задаются в общем случае не простыми формулами, а произвольными алгоритмами с использованием любых средств как количественных, так и описательных.

Наряду с вполне определенными функциональными зависимостями (однозначными функциями) в системах используются различного рода вероятностные соотношения. Не исключается возможность взаимопротиворечивых зависимостей, которые должны

сопровождаться весами, т.е. оценками степени уверенности в справедливости таких зависимостей. С помощью этих весов противоречивые зависимости переводятся в вероятностные.

Современный системный анализ, как правило, имеет дело с системами, характеризующимися большим числом ( от сотен до сотен тысяч) параметров различной природы. Зависимости между ними являются разнообразными и сложными. Описание этих зависимостей (т.е. построение математической модели системы) также весьма сложно и громоздко. Следовательно, имеется потребность по возможности сократить это описание. Одним из наиболее употребительных приемов является разбиение изучаемой системы на подсистемы, выделение типовых подсистем (с одинаковым описанием), установление иерархии подсистем и стандартизации связей подсистем на одних уровнях иерархии с однотипными системами на других уровнях. (В экономике таким приемом пользуются на различных уровнях, группируя однотипные предприятия внутри одной и той же отрасли). Системы такого рода принято называть большими или сложными.

Выделение подсистем и установление их иерархии преследует цель не только упрощения описания системы. Этот процесс дает возможность осуществлять уточнение первоначальной структуризации (разбиения на элементы) и параметризации системы.

Результатом этого этапа является законченная математическая модель системы, описанная на формальном языке.

Исследование полученной (построенной) системы - четвертый этап системного анализа.

Первая задача этапа - прогноз развития изучаемой системы.

Для решения этой задачи задают различные предположения о внешних воздействиях на систему в течение рассматриваемого периода и с помощью модели определяют распределение значений, характеризующих систему параметров для любых фиксированных моментов времени.

Термин “прогноз развития” подчеркивает то обстоятельство, что для системы нельзя определить единственную траекторию развития, можно определить лишь множество таких траекторий. При этом каждая траектория может реализоваться в действительности лишь с той или иной степенью вероятности. Кроме того, для сложных систем не удается найти аналитическое решение, позволяющее описать поведение системы в общем виде (для любого t). Поэтому пользуются прямым (имитационным) моделированием изучаемой системы на ЭВМ. Решается задача по шагам, отправляясь от начальных значений параметров (если они известны) и задаваясь определенными шагами Dt по времени. Последовательно, шаг за шагом, по заданным зависимостям между параметрами определяют значения параметров для моментов времени 0, Dt, 2Dt,... и т.д.

Получив прогноз развития изучаемой системы, производят анализ его результатов на соответствие заданным целям и критериям и вырабатывают предложения по улучшению управления и т.д., пока не получится удовлетворяющий результат. В этом заключается метод решения задачи синтеза управления системой, называемый методом "проб и ошибок". В отличие от классических систем ( описываемых аналитически до конца) метод "проб и ошибок" является не только основным, но в большей своей части единственно возможным. Но этот метод используется, когда стоит задача выработки оптимального управления. В ряде случаев достаточно ограничиться лишь прогнозом развития системы.

Структура системы.

Под структурой системы понимается организация системы из отдельных элементов с их взаимосвязями, которые определяются распределением функций и целей, выполняемых системой.

Структура - это способ организации целого из составных частей .

Эффективность структуры определяется качеством, значением, формой и содержанием ее составных частей, а также местом, которое занимают они в целом, и существующими между ними отношениями.

По принципам управления и подчиненности различают структуры (системы):

- централизованные;

- децентрализованные;

- смешанные.

Децентрализованная система: решения отдельными элементами системы принимаются независимо и не корректируются системой более высокого уровня.

Централизованная система: задания отдельным элементам системы выдаются лишь одним элементом более высокого уровня.

В смешанной системе некоторые функции или этапы выполняются по централизованной системе, а другие - по децентрализованной.

По числу уровней иерархии различают системы:

- одноуровневые;

- многоуровневые.

Многоуровневые могут быть однородными и неоднородными.

По выполняемым функциям и целевому назначению различают системы:

- физические;

- экономические;

- биологические;

- общественные;

- информационные и т.д.

В зависимости от числа элементов системы и связей между ними различают системы фиксированной (жесткой) и изменяемой (управляемой или переменной) структуры.

По принципам разбиения систем на подсистемы различают структуры систем, в которых элементы объединяются по функциональному и (или) объектному принципам. При объектном разбиении различают структуры отраслевых систем, региональных систем, территориальных систем.

Основные характеристики структуры систем могут быть разбиты на две группы:

- характеристики, связанные с иерархичностью систем: число уровней (подсистем), характер взаимосвязей между уровнями, степень централизации и децентрализации в управлении, признаки разбиения системы на подсистемы;

- характеристики эффективности функционирования системы той или иной структуры: стоимостная эффективность, надежность, живучесть, быстродействие и пропускная способность, способность к перестройке.

Множество всех вышестоящих и подчиненных подсистем по отношению к данной называется вертикалью.

Информационные связи между системами различных уровней принято называть вертикальными, а между подсистемами одного уровня - горизонтальными.

Важными характеристиками системы являются:

- степень централизации;

- норма управляемости.

Степень централизации для двух смежных уровней оценивается отношением ai = i / i-1,, где wj - объем задач соответствующего j уровня (оценивается количеством перерабатываемой информации).

Система в целом оценивается степенью управляемости

a = å biai

i=1

где bi - весовые коэффициенты.

Норма управляемости характеризует объем задач, решением которых может эффективно управлять руководитель.